DK200700126U3 - Kontaktor omfattende et styrekredslöb, hvis strömforsyning udsættes for elektriske forstyrrelser - Google Patents

Description

i DK 2007 00126 U3

Den foreliggende frembringelse angår en kontaktor omfattende et styrekredsløb, hvis strømforsyning udsættes for elektriske forstyrrelser, en elektrisk installation omfattende en sådan kontaktor.

Det er kendt at anvende kontaktorer, især lavspændingskontaktorer i en del af de elektriske installationer af visse vindmølletyper, især kontaktorer, der er beregnet til styring af kondensatorskabe til regulering af cosinus phi (costp).

Forsyningen af styringen af disse kontaktorer sker ved hjælp af et internt net i vindmøllen.

Afhængig af arten af net, der forsyner disse kontaktorer, kan styreforsyningen af disse kontaktorer udsættes for større forstyrrelser end de klassisk industrielle strømforsyningsnet, der er underkastet tolerancer, især hvad angår strømstyrke og frekvens, bestemt ved normer.

Størrelsen og varigheden af disse forstyrrelser medfører uønskede genåbninger af kon-taktoreme.

Hovedforstyrrelseme består afkortvarige spændingsdyk og spændingsbortfald.

For kontaktoreme, der forsyner kondensatorbatterieme, far disse genåbninger og genlukninger alvorlige konsekvenser, endda farlige for installationen, for eksempel svejsede kontaktorer, destruktion af kondensatorbatterieme og en brandrisiko.

Det er således ønskeligt at levere en kontaktor, der gør det muligt at forblive i en lukket position, i tilfælde af spændingsdyk eller spændingsbortfald af længere varighed og som gør det muligt derudover at modstå særlige strømspidsbelastninger af en bruger med kondensatorer.

Det er derudover kendt at anbringe kontaktorer i serier på kondensatorbatterier, herun- -der i vindmølleinstallationer. I denne type anvendelse bringes flere kontaktorer, anbragt side om side, successivt til lukning på trinene af kondensatorerne, hvor hver luk- 2 DK 2007 00126 U3 ning følger hinanden på meget hurtig måde, fordi lukkerækkefølgen af kontaktoren N+l er bestemt af en hjælpekontakt anbragt på kontaktoren N. For traditionelle kon-taktorer kan de tætte lukkestød af kontaktoreme N+l, N+2 fremkalde en genåbning af kontakten N, hvis lukningen af denne ikke er helt stabiliseret.

5

Risikoen for genåbning øges ved at styreforsyningen til disse kontaktorer foregår ved hjælp af et internt net i en vindmølle, som set tidligere.

Det er således ønskeligt at levere en kontakt, der har en tilstrækkelig mekanisk stabili-10 tet til at forblive i lukket stilling i en serieudformning på trods af stød fra lukning af de tilstødende kontakter.

Til dette formål vedrører den foreliggende frembringelse en kontaktor omfattende en styrestrømkreds, hvis strømforsping er udsat for elektriske forstyrrelser og mindst en 15 hovedkontakt beregnet til at styre lukning og åbning af en del af et elektrisk installationskredsløb, kendetegnet ved at den omfatter: organer indrettet til nedsættelse af tabet af den magnetiske energi, der er oplagret i 20 spolen i tilfælde af fødespændingstab eller -dyk, organer indrettet til styring af forsyningen af kontaktorens spole omfattende organer indrettet til bestemmelse af en værdi af den strøm, der gør det muligt at lukke hovedkontakten eller at fastholde en hovedkontakt lukket, og organer indrettet til at gøre det 25 muligt at fastholde denne middelværdi af forspingsstrømmen af spolen til den bestemte værdi, hvor hver hovedkontakt er parallelforbundet med organer indrettet til begrænsning af strømmaksimalydelsen omfattende en midlertidig kontakt og mindst en modstand.

30 Kontrollen af forspingen af spolen gør det muligt at støtte meget store spændingsvariationer, der skyldes forstyrrelser i forspingsnettet ved, at forspingen kan ske for et stort spændingsområde i et størrelsesforhold, der kan nå 2,5.

3 DK 2007 00126 U3

Dette tillader efterfølgende netforstyrrelser af typen deformation af formen af sinuskurven.

Vedrørende spændingstab og spændingsdyk gør forsinkelsen af slukningen af den magnetiske energi, der er oplagret i spolen, det muligt at bevare lukningen af kontak-toren i tilfælde af mikroafbrydelser eller spændingsdyk, alt imens der udføres en udjævning af spændingen for at undgå fremkaldte overspændinger ved brud af styringen af kontaktenen.

Disse foranstaltninger gør det muligt at afværge svigt i forsyningsnettet og for kontak-toren at forblive lukket over for spændingstab og spændingsdyk, der er noget større i omfang og i varighed end de traditionelle kontaktorer og således tilfredsstille de krav til vedligeholdelse for spændingstab og spændingsdyk, der især eksisterer i vindmølleinstallationer.

Anvendelsen af modstande og midlertidige kontakter gør det muligt at lukke kredsløbet først på en del, der har modstande for at begrænse strømspidsbelastning. Herefter er disse modstande taget ud af kredsløbet for at undgå en ophedning af disse modstande og et energitab.

Det foretrækkes, at organerne indrettet til kontrol ligeledes omfatter organer indrettet til genoprettelse udformet til at forsyne spolen med jævnstrøm uanset om forsyningsspændingen af styremidleme er vekselstrøm eller jævnstrøm.

Disse anordninger er fordelagtige da i tilfældet med en kontaktor, der er forsynet af en vekselstrøm, svækkes vedligeholdeseskraften af elektromagneten i lukket position ved hver ændring af strømretning.

Men en forsyning af jævnstrøm af spolen er stabiliseringen af lukningen af kontakto-ren hurtigere, der således mindsker tilbagespring, hvor fastholdelseskraften er tilnærmelsesvis konstant.

4 DK 2007 00126 U3

Disse forholdsregler giver således kontaktoren en større modstandsdygtighed overfor stød- og vibrationspåvirkninger.

Det foretrækkes, at styreorganeme er udformet til at forsyne spolen til en opkaldsminimumsværdi under opkaldsfasen.

Ifølge en udførelsesform er styreorganeme udformet til at forsyne spolen til en opretholdelsesminimumsværdi under opretholdelsesfasen.

Det foretrækkes, at styremidleme omfatter en anordning af boostertypen.

Den foreliggende frembringelse har ligeledes til formål at angive en elektrisk installation omfattende: mindst to kondensatorer, mindst to kontaktorer ifølge et hvilket som helst af kravene 1-5, der gør det muligt at åbne og lukke den del af det elektriske kredsløb, der forbinder en kondensator med fordelingsnettet, styreorganer indrettet til lukning eller åbning af en anden kontaktor, når en første kon-taktor er lukket henholdsvis åben.

Foranstaltningerne til forsyning af spolen med jævnstrøm og til begrænsning af strøm i spolen tillader en bedre stabilitet over for stød og vibrationspåvirkninger.

Dette mindsker meget betydeligt risikoen for genåbning af kontaktoreme især ved anvendelse af ”serie” typen på kondensatorerne.

Disse foranstaltninger gør det muligt at tilfredsstille kravene til strømvending på batterierne af energilagringskomponenteme ved flere trin, hvor denne anvendelse viser sig at være en af de mest alvorlige.

Ifølge en udførelsesform er forsyningskilden et internt net på en vindmølle.

5 DK 2007 00126 U3

Under alle omstændigheder vil frembringelsen blive bedre forstået ved hjælp af den efterfølgende beskrivelse med henvisning til vedlagte diagram, der viser en ikke begrænsende udførelsesform for en anordning ifølge frembringelsen.

Fig. 1 viser et diagram af et installationseksempel ifølge frembringelsen i en udførelsesform kaldet i serie.

Fig. 2 viser et diagram af styreorganer af spolens forsyning med en kontaktor af installationen på fig. 1.

Ifølge en udførelsesform vist på fig. 1 forsynes en elektrisk installation, i det mindste for dens styrekredsløb, af en forsyningskilde 2 udsat for mindre afbrydelser.

I denne udførelsesform kommer denne forsyningskilde særlig fra et internt net ved en ikke vist vindmølle.

Installationen omfatter flere komponenter til lagring af elektrisk energi bestående af kondensatorer 3. Disse kondensatorer lagrer energien produceret af vindmøllen og kan genoprette den lagrede energi ved et distributionsnet 4, hvormed de er parallelforbundet for at hæve cosrp.

Til at styre distributionen af den i kondensatorerne 3 lagrede energi i fordelingsnettet 4 ved at lukke eller åbne en del af det elektriske kredsløb 5, der forbinder kondensatorerne med nettet, omfatter installationen på hver del af det elektriske kredsløb 5 en kontaktor 6.

En hovedkontakt 7 af kontaktoren gør det muligt at udføre lukningen eller åbningen af delen af det elektriske kredsløb 5.

Kontaktoren 6 omfatter en styrespole 8, hvis forsyning sikres af forsyningskilden 2.

6 DK 2007 00126 U3

Forsyningen af spolen kontrolleres af styreorganer 9 af spoleforsyningen, der er udformet til at forsyne spolen mellem polerne C og D med jævnstrøm.

Disse styreorganer 9 er indrettet til at forsyne spolen til en opkaldsminimumsværdi under opkaldsfasen.

Således som vist på fig. 2 omfatter styreorganeme 9 en filtreringskomponent F og en ensretterkomponent R, der gør det muligt at omdanne en vekselspænding til en jævnstrømspænding. I særdeleshed kan ensretterkomponenten R omfatte en diodebro.

Kontaktorens spole 8, der er beregnet til at blive forbundet med punkterne C og D, forsynes af en boosteranordning bestående af en effekttransistor TR, der fungerer som ”on or o ff ” styret af et modulationssignal af størrelsesordenen ” PWM” (pulsbreddemodulation) genereret af en styreanordning bestående af en mikrokontroller pC eller et hvilket som helst andet logisk kredsløb eller tilegnet kontrolkredsløb. Frekvensen af dette signal er fast og den cykliske sammenhæng, det vil sige sammenhængen mellem overførelsestiden og signalets periode reguleres af mikrokontrolleren pC.

Spolen 8 er serieforbundet med C og D til en effekttransistor TR og til en modstand RI anvendt til måling af strømmen.

Mikrokontrolleren pC forsynes af en forsyningskomponent UR der giver en kontrolleret spænding.

Mikrokontrolleren pC tager som indgangsværdi et målesignal af spændingen ved modstandspoleme RI, der er en måling af strømmen i spolen, og et proportionelt signal til kontaktorens forsyningsspænding, leveret af en spændingsdeler dannet af to modstande R2 og R3.

Ifølge funktionen af en boostertransformer er gennemsnits spændingen ved polerne af kontaktorens spole produktet af det cykliske forhold af kildespændingen.

7 DK 2007 00126 U3

Tilpasningen af den cykliske sammenhæng af boosteranordningen afhængigt af ind-gangsspændingsniveauet gør det muligt at forsyne spolen med en bestemt konstant gennemsnitsstrømspænding, uafhængigt af kontaktorens forsyningsspænding. Denne værdi kan være fastsat til minimumsværdien for opkald under opkaldsfasen og til minimumsværdien for opretholdelsen under opretholdelsesfasen.

Opkaldsminimumsværdien er det minimale strømniveau ved spolens 8 poler, der er tilstrækkelig til at udløse lukningen af det magnetiske kredsløb. Med dette strømni-veau har de mobile kontakters løb en tilstrækkelig dynamik til at lukke det elektriske kraftkredsløb i gode betingelser defineret af normgivende regler.

Minimumsværdien for opretholdelse er det strømniveau, der lige er tilstrækkelig til at holde elektromagneten lukket under hensyntagen til kontaktens monteringspositioner, til dens stabilitet over for stød og vibrationer, og til antallet af tilknyttede hjælpekontakter, det vil sige mekaniske belastninger.

De to ovennævnte værdier kan bestemmes af beregningsorganer.

Disse styreorganer 9 gør det muligt at afhjælpe forstyrrelser i forsyningsspændingen og at sikre opkaldet og opretholdelsen, for så vidt som denne spænding ikke falder varigt under den minimale opkalds- eller opretholdelsesspænding.

Styreorganeme gør det ligeledes muligt at forhindre, at en forstyrrelse, der øger spændingen, ikke medfører et voldsomt stød under lukningen af kontaktoren.

Styreorganeme 9 kan være lejret inde i eller uden for kontaktorboksen 6.

Ud over styreorganeme 9 til forsyning af spolen, der gør de muligt at afhjælpe spændingsdyk, omfatter kontaktoren organer indrettet til nedsættelse af energitabet af spolen i tilfælde af spændingstab, omfattende en diode med frit hjul 12 anbragt parallelt i forhold til kontaktorens spole.

8 DK 2007 00126 U3

Derudover er hver hovedkontakt 7 af hver kontaktor parallelforbundet med begrænsningsmidler af strømmaksimalydelsen omfattende en midlertidig kontakt 13 og modstande 14, hvor denne midlertidige kontakt 13 er paral.lelforbundet med hovedkontakten 7.

Funktionen af denne midlertidige kontakt 13 er som følger. Under opkaldsfasen lukkes denne kontakt inden hovedkontakten 7. Således er kredsløbet lukket på modstandene 14. Herefter åbnes den midlertidige kontakt 13, når hovedkontakten 7 lukkes.

I den på fig. 1 viste udførelsesform er kontaktoreme anbragt «i serier»: hver kontaktor er forbundet med styremidler fra en sekundær kontakt til at lukke eller åbne denne, når en første kontakt lukkes henholdsvis åbnes. Disse styreorganer består af en hjælpekontakt 15, anbragt på en del af det elektriske kredsløb, der forbinder den anden kontakts 7 spole med forsyningskilden 2.

Således er det tilstrækkeligt at lukke den første kontakts 7 forsyningskredsløb med en afbryder 16, for at alle kontakter lukkes. Den samme mekanisme gør det muligt at åbne alle kontakter 7, når den første er åben.

En kontrollampe 17 kan være serieforbundet på en del af det lukkede kredsløb med en sidste hjælpekontakt 15 af den sidste kontaktor i serien, hvor denne lampe tændes, når den sidste kontaktor er forsynet, idet denne lampe således indikerer, at alle kontaktorer er lukkede.

Det skal bemærkes, at den således dannede installation omfatter en enhed af tilnærmelsesvis identiske blokke T omfattende en kondensator, en kontaktor med styreorganer indrettet til forsyning af spolen og en frihjulsdiode, og anordningen omfattende hjælpekontakten.

Vedrørende spændingstab viser test der er udført på denne type kontaktor det samme immunitetsniveau over for de to fænomener: høj impedans - svarende til en kort åbning af forsyningsspændingen, DK 2007 00126 U3 9 lav impedans - svarende til en kort kortslutning af spolens forsyningspoler.

I begge tilfælde er resultatet det samme - kontaktoren genåbnes ikke for varigheder på flere halve snese af ms, mens en traditionel elektromekanisk kontaktor genåbnes for en 5 varighed på ca. 10 ms.

fordelene ved kontaktoren er ikke begrænsede til installationer i vindmøller, da der eksisterer andre anvendelser, hvor forstyrrelser i styrenettet er høje. For eksempel kan oplysninger af store anlæg, forsynet med solfangerpaneler, have sådanne forstyrrelser.

Det er klart, at frembringelsen ikke er begrænses til den ovenfor beskrevne foretrukne udførelsesform som ikke begrænsende eksempel, den omfatter derimod alle varianter.

10

Claims (7)

10 DK 2007 00126 U3

1. Kontaktor (6) omfattende et styrestrømkreds, hvis forsyning udsættes for elektriske forstyrrelser og mindst en hovedkontakt (7) beregnet til at styre lukningen og åbningen af en del af et elektrisk installationskredsløb, som er ny ved, at den omfatter organer indrettet til nedsættelse af tabet (12) af den magnetiske energi, der er oplagret i spolen i tilfælde af fødespændingstab eller fødespændingsdyk, og organer indrettet til styring (9) af forsyningen af kontaktorens (6) spole (8) omfattende midler til bestemmelse af en værdi af strømmen, der gør det muligt at lukke hovedkontakten (7) eller at fastholde en hovedkontakt (7) lukket, og organer indrettet til at gøre det muligt at fastholde denne middelværdi af strømmen til forsyning af spolen (8) til den bestemte værdi, hvor hver hovedkontakt (7) er parallelforbundet med organer indrettet til begrænsning af strømmaksimalydelsen omfattende en midlertidig kontakt (13) og mindst en modstand (14).

2. Kontaktor (6) ifølge krav 1, som er ny ved, at kontrolorganerne ligeledes omfatter organer til genopretning (R) udformet til at forsyne spolen (8) med jævnstrøm, at føde-spændingen af styreorganeme (9) er vekselstrøm eller ensrettet.

3. Kontaktor (6) ifølge et hvilket som helst af kravene 1 eller 2, som er ny ved, at styreorganeme (9) er udformet til at forsyne spolen (8) til minimumsopkaldsværdien under opkaldsfasen.

4. Kontakt (6) ifølge et hvilket som helst af kravene 1 eller 3, som er ny ved, at styreorganeme (9) er udformet til at forsyne spolen (8) til minimumsopretholdelsesværdien under opretholdelsesfasen.

5. Kontaktor (6) ifølge et hvilket som helst af kravene 1-4, som er ny ved, at styreorganeme (9) omfatter en anordning af boostertypen.

6. Elektrisk installation omfattende mindst to kondensatorer (3), mindst to kontaktorer (6) ifølge et hvilket som helst af kravene 1-5, der gør det muligt at åbne og lukke den DK 2007 00126 U3 11 del af det elektriske kredsløb (5), der forbinder en kondensator (3) med fordelingsnettet (4), styreorganer (15) indrettet til lukning eller åbning af en anden kontaktor (6), når en første kontaktor (6) er lukket henholdsvis åben.

7. Elektrisk installation ifølge krav 6, som er ny ved, at fødekilden er et internt net af en vindmølle.